低孔隙度低滲透率儲(chǔ)層測井分類及復(fù)雜油水層測井評(píng)價(jià)

劉炳玉

(中國石油天然氣集團(tuán)公司咨詢中心, 北京 100724)

0 引 言

昆北斷階帶的A井成功鉆探成功后,始新統(tǒng)E31、古新統(tǒng)E1+2陸續(xù)取得勘探進(jìn)展。但是,由于儲(chǔ)層以低孔隙度低滲透率儲(chǔ)層為主,儲(chǔ)層孔隙度滲透率關(guān)系較差,油、水層測井響應(yīng)特征復(fù)雜,給測井解釋評(píng)價(jià)帶來了很大的困難[1-2]。針對(duì)Q區(qū)塊的勘探難點(diǎn)開展了多學(xué)科結(jié)合的測井解釋。通過以巖心儲(chǔ)層地質(zhì)、試油等為基礎(chǔ)的四性關(guān)系、測井響應(yīng)特征等巖石物理研究[1-4],分析了淡水泥漿對(duì)陣列感應(yīng)和雙側(cè)向測井的不同影響,明確了陣列感應(yīng)測井在油水層測井識(shí)別時(shí)明顯優(yōu)于雙側(cè)向測井,較好地完成了測井油層解釋與評(píng)價(jià)工作,并解決了常規(guī)測井評(píng)價(jià)儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)的難凝,應(yīng)用陣列感應(yīng)測井和孔隙結(jié)構(gòu)分類參數(shù)建立了有效的油層識(shí)別圖版,為儲(chǔ)量提交提供了比較可靠的依據(jù)。

1 淡水鉆井液侵入對(duì)電阻率測井的影響

在同一地層,受淡水鉆井液侵入的影響,陣列感應(yīng)測井和雙側(cè)向測井電阻率有較大的差異。由于在水層的侵入帶內(nèi)形成高侵入電阻率剖面,側(cè)向測井值明顯比地層實(shí)際電阻率成倍增高。陣列感應(yīng)測井也反映高侵入,但深感應(yīng)測井電阻率值增幅小,受高侵入帶影響較小[5]。因此,油、水層陣列感應(yīng)測井電阻率的差異往往比雙側(cè)向測井的差異大,更有利于流體性質(zhì)判別。

以A井為例,儲(chǔ)層孔隙度變化范圍6%～20%,峰值集中在12%～15%;滲透率變化范圍(0.01～160.0)×10 μm2,峰值集中在(10～50)×10 μm2。陣列感應(yīng)測井在頂部(1 744～1 750 m段)油層測井電阻率20 Ω·m,隨含油高度降低,電阻率逐漸下降,在油層底部(1 770～1 772 m段)降到6.5 Ω·m,水層(1 782 m以下)為3.5 Ω·m。頂部油層與下部水層測井電阻率差異明顯,電阻率增大率達(dá)到近6倍。雙側(cè)向測井在油層頂部為20 Ω·m,水層為10 Ω·m,電阻率增大率僅為2倍。射開油層頂部6 m時(shí)10 mm油嘴日產(chǎn)油35 m3。

為定量分析淡水鉆井液侵入對(duì)電阻率測井的影響,應(yīng)用數(shù)值模擬方法對(duì)淡水鉆井液侵入不同含油飽和度的油、水層時(shí)陣列感應(yīng)測井深電阻率隨浸泡時(shí)間的變化規(guī)律進(jìn)行研究(見圖1)。該區(qū)塊地層水礦化度Cw約為30 000 mg/L,泥漿礦化度Cmf約8 000 mg/L,為淡水泥漿條件。根據(jù)實(shí)際觀察陣列感應(yīng)測井響應(yīng)特征和數(shù)值模擬(經(jīng)B井實(shí)際浸泡15 d測井標(biāo)定)結(jié)果,完井測井時(shí)一般受泥漿浸泡7～10 d,較好油層(So=70%)的深感應(yīng)僅測到原始的70%;稍差油層(So=60%)的深感應(yīng)測到原始的90%;物性較好油水同層的深感應(yīng)受泥漿侵入影響不大;水層的深感應(yīng)為原始的1.8倍,而在水層深側(cè)向則比陣列感應(yīng)電阻率高2～3倍,油、水層差異明顯變小,嚴(yán)重影響了油層的測井識(shí)別。

通過系統(tǒng)分析泥漿侵入不同油、水層對(duì)陣列感應(yīng)、雙側(cè)向測井的不同影響可知,用陣列感應(yīng)測井定性直觀分析侵入性質(zhì)和識(shí)別油層是可行的。由于低頻電流的雙側(cè)向測井不同于陣列感應(yīng)測井,它受低侵入帶影響較小,完井時(shí)較好油層的側(cè)向電阻率約降低10%。該區(qū)同時(shí)進(jìn)行陣列感應(yīng)測井與雙側(cè)向測井,在含油飽和度定量評(píng)價(jià)時(shí),可對(duì)油層用深側(cè)向測井,對(duì)油水同層與水層則用陣列感應(yīng)測井分別計(jì)算飽和度[6]。陣列感應(yīng)測井在油、水層測井識(shí)別時(shí)明顯優(yōu)于雙側(cè)向測井,因此,在測井識(shí)別油、水層時(shí)優(yōu)先選用陣列感應(yīng)測井。

圖1 淡水泥漿侵入油、水層陣列感應(yīng)深電阻率與浸泡時(shí)間關(guān)系數(shù)值模擬結(jié)果

2 孔隙結(jié)構(gòu)常規(guī)測井分類[7-8]

在低孔隙度低滲透率儲(chǔ)層中,孔隙結(jié)構(gòu)對(duì)儲(chǔ)層電性有較大的影響,進(jìn)而直接影響油、水、干層的測井解釋評(píng)價(jià)和產(chǎn)能預(yù)測,尤其是陣列感應(yīng)測井電阻率無明顯差異的油層、差油層和干層識(shí)別難度更大,需結(jié)合孔隙結(jié)構(gòu)分類建立測井識(shí)別圖版和標(biāo)準(zhǔn)[9]。圖2為研究區(qū)2口井的測井曲線實(shí)例,可以看出,Q602井106號(hào)層和Q607井17號(hào)層測井電阻率和聲波時(shí)差相近,但儲(chǔ)層產(chǎn)能差異很大。巖心分析結(jié)果表明,Q602井106號(hào)層孔隙度11.3%,滲透率3.5×10 μm2,不等粒砂質(zhì)結(jié)構(gòu),膠結(jié)類型為孔隙型,最大粒徑5.08 μm,原生粒間孔隙發(fā)育為3%。壓裂后日產(chǎn)21.7 t;而Q607井Ⅰ-7+8+9號(hào)層孔隙度7.5%,滲透率1.1×10 μm2,不等粒砂質(zhì)結(jié)構(gòu),壓嵌-孔隙型膠結(jié),最大粒徑3.06 μm,原生粒間孔不發(fā)育,占0.6%,少量的溶蝕孔和裂隙孔,孔隙連通性差,壓裂后日產(chǎn)1.04 t。兩者聲波時(shí)差和電阻率測井值相近,試油產(chǎn)量差異明顯,反映其孔隙結(jié)構(gòu)差異較大,儲(chǔ)層的產(chǎn)液性質(zhì)和產(chǎn)能與孔隙結(jié)構(gòu)好壞關(guān)系密切[10]。

圖2 Q6區(qū)塊E1+2油藏不同孔隙類型儲(chǔ)層測井實(shí)例*非法定計(jì)量單位,1 mD=0.987×10-3 μm2,下同

儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)測井評(píng)價(jià)通常采用核磁共振測井資料,但由于其測量成本高,不是每口井均測,應(yīng)用常規(guī)測井評(píng)價(jià)儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)一直是測井評(píng)價(jià)遇到的難題,缺乏有效的評(píng)價(jià)手段[11-12]。研究通過28口井84層的測井觀察(其中試油47層),結(jié)合儲(chǔ)層地質(zhì)研究與試油成果,建立了常規(guī)測井對(duì)復(fù)雜孔隙結(jié)構(gòu)儲(chǔ)層的評(píng)價(jià)方法和標(biāo)準(zhǔn)(見表1),在此基礎(chǔ)上構(gòu)建孔隙結(jié)構(gòu)分類參數(shù)β,從而實(shí)現(xiàn)了儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)的分類。

β=∑klogi=

kDEN+kAC+kGR+kPN-PD+kSP+kCAL

(1)

式中,klog為與孔隙結(jié)構(gòu)關(guān)系較好的各種常規(guī)測井相應(yīng)的權(quán)系數(shù)。

基于孔隙結(jié)構(gòu)分類參數(shù)β的測井綜合分類標(biāo)準(zhǔn)。Ⅰ類:β>25;Ⅱ類:20<β<25;Ⅲ類:10<β<20;Ⅳ類:β<10。不同類型儲(chǔ)層在孔隙度滲透率關(guān)系交會(huì)圖中的位置見圖3。

Ⅰ類油層:中細(xì)砂巖為主,孔隙類型-粒間孔,孔隙度>12%,滲透率K>5×10 μm2,自然高產(chǎn)油流。

圖3 Q區(qū)塊巖心分析孔隙度—滲透率交會(huì)分類圖

儲(chǔ)層類別測井響應(yīng)ΔGR/APIDEN/(g·cm-3)AC/(μs·m-1)?DEN-?CN/%ΔSP/mV電阻率/(Ω·m)僅限油層Ⅰ<0.15<2.5>245<3>25>11Ⅱ0.15～0.252.50～2.55230～2453～515～257～11Ⅲ>0.252.55～2.60220～2305～79～15Ⅳ>0.25>2.60<220>7<9

Ⅱ類油層:礫狀砂巖為主,孔隙類型-粒間孔與溶孔,孔隙度9%～12%,K=(0.5～5)×10 μm2,有自然工業(yè)產(chǎn)能,壓裂可達(dá)中高產(chǎn)油流。

Ⅲ類油層:中粗砂為主,孔隙類型-溶孔與微孔,孔隙度7%～9%,K=(0.1～0.5)×10 μm2,自然無產(chǎn)能,壓裂低產(chǎn)油流,少數(shù)為中高產(chǎn)油流。

Ⅳ類儲(chǔ)層:泥灰質(zhì)粉砂為主,孔隙度<7%,K<0.1×10 μm2,干層。

圖4為測井儲(chǔ)層分類實(shí)例,根據(jù)式(1)測井評(píng)價(jià)儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)綜合分類參數(shù),Q6-325井E1+2層組Ⅰ-8+9號(hào)層β=28,測井評(píng)價(jià)為Ⅰ類儲(chǔ)層;以此類推,Q6-347井E1+2層組Ⅰ-7、Ⅰ-8號(hào)層β=24,測井評(píng)價(jià)為Ⅱ類儲(chǔ)層;Q6-211井E1+2層組67號(hào)層β=15,測井評(píng)價(jià)為Ⅲ類儲(chǔ)層;Q6井E1+2層組60-1號(hào)層β=8,測井評(píng)價(jià)為Ⅳ類儲(chǔ)層。試油結(jié)果與測井儲(chǔ)層評(píng)價(jià)一致。

圖4 Q區(qū)塊E1+2層組測井孔隙結(jié)構(gòu)分類實(shí)例[(a)、(b)]

圖4 Q區(qū)塊E1+2層組測井孔隙結(jié)構(gòu)分類實(shí)例[(c)、(d)]

3 測井識(shí)別評(píng)價(jià)方法與應(yīng)用

圖5 基于泥漿侵入影響的RILd-RLLd/RILd交會(huì)圖

由前述討論可知,陣列感應(yīng)測井在淡水鉆井液侵入時(shí)對(duì)油、水層的識(shí)別能力明顯優(yōu)于雙側(cè)向測井,因此,在識(shí)別物性相對(duì)較好的儲(chǔ)層流體性質(zhì)(油層和水層)時(shí)采用陣列感應(yīng)測井電阻率。在淡水泥漿條件下,對(duì)于水層,受侵入影響不同,側(cè)向測井值比感應(yīng)測井值升高更多,其比值(RLLd/RILd)應(yīng)大于油層的二者比值,故可以用側(cè)向測井和感應(yīng)測井聯(lián)合解釋,以識(shí)別受泥漿侵入影響的部分高電阻率水層與低電阻率油層(見圖5)[13]。

圖6 聲波—深探測電阻率測井識(shí)別圖版

對(duì)于復(fù)雜孔隙結(jié)構(gòu)儲(chǔ)層,孔隙結(jié)構(gòu)對(duì)儲(chǔ)層的流體性質(zhì)以及產(chǎn)液能力具有較強(qiáng)的控制作用,一般僅憑電阻率—聲波圖版難以進(jìn)行儲(chǔ)層識(shí)別評(píng)價(jià),突出表現(xiàn)為油層、差油層、干層物性界限難以準(zhǔn)確區(qū)分(見圖6)。因此,為區(qū)分儲(chǔ)層產(chǎn)液能力高低,采用孔隙結(jié)構(gòu)綜合參數(shù)對(duì)難以識(shí)別的油層、差油層和干層進(jìn)行識(shí)別評(píng)價(jià),建立基于陣列感應(yīng)和孔隙結(jié)構(gòu)分類的測井識(shí)別評(píng)價(jià)圖版(見圖7),根據(jù)該圖版可較好地對(duì)油層、差油層、干層、水層進(jìn)行分類,識(shí)別效果好,測井解釋符合率可達(dá)92%以上,有效提高了復(fù)雜低孔隙度低滲透率儲(chǔ)層流體性質(zhì)識(shí)別評(píng)價(jià)能力。

圖7 基于孔隙結(jié)構(gòu)分類研究的測井評(píng)價(jià)與分類圖版

4 結(jié) 論

(1) 柴達(dá)木盆地Q區(qū)塊儲(chǔ)層以低孔隙度低滲透率儲(chǔ)層為主,儲(chǔ)層孔隙度滲透率關(guān)系較差,油、水層測井響應(yīng)特征復(fù)雜,流體性質(zhì)判別難是制約試油成功率的主要因素之一。

(2) 通過開展多學(xué)科結(jié)合的測井解釋評(píng)價(jià)研究,分析了淡水泥漿對(duì)陣列感應(yīng)和雙側(cè)向測井的不同影響,陣列感應(yīng)測井在油水層測井識(shí)別時(shí)明顯優(yōu)于雙側(cè)向測井,在測井識(shí)別油、水層時(shí)優(yōu)先選用陣列感應(yīng)測井。

(3) 儲(chǔ)層孔隙類型多樣,通過分析不同類型儲(chǔ)層測井響應(yīng)特征,選擇對(duì)儲(chǔ)層敏感的常規(guī)測井曲線,應(yīng)用加權(quán)累加方法建立了常規(guī)測井對(duì)儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)的分類方法。

(4) 應(yīng)用陣列感應(yīng)測井和孔隙結(jié)構(gòu)綜合參數(shù)建立了針對(duì)性低孔隙度低滲透率儲(chǔ)層流體性質(zhì)測井識(shí)別評(píng)價(jià)圖版,有效解決了研究區(qū)的油層、差油層、 水層、干層測井識(shí)別難題,提高了測井識(shí)別評(píng)價(jià)油層的能力。

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